专题16 植物细胞工程 （6大题型）-【题型冲关】备战2025年高考生物一轮复习题型全覆盖（浙江专用）

专题16 植物细胞工程 考点一 植物细胞工程 【题型1】植物组织培养技术 【题型2】植物组织培养技术基本过程 【题型3】影响植物组织培养技术的因素 【题型4】菊花的组织培养 【题型5】植物体细胞杂交技术 【题型6】植物细胞工程综合 考点一 植物细胞工程 01 植物组织培养技术 【例1】植物组织培养技术可用于濒危植物辐花苣苔的快速繁殖，其过程如图。下列叙述正确的是（    ） A．外植体须高压蒸汽灭菌 B．过程①外植体须经脱分化过程 C．过程①②的培养基成分相同 D．所得试管苗遗传性与母体一致 【变式1-1】菊花是两性花，LFY 基因是控制植物花分生组织形成的基因。过量表达LFY 导致植物提早开花。为使菊花花期提前，科学家制备了含有拟南芥过量表达的LFY 基因的转基因菊花。重组Ti质粒的部分信息及实验流程如下图所示，其中启动子均为真核细胞启动子。下列叙述正确的是（    ）    A．在含潮霉素的培养基上存活的农杆菌才可用于侵染菊花叶片 B．过程①②③所使用的培养基中植物激素的浓度和配比可以相同 C．I是一团具有一定组织结构、松散的薄壁细胞团，具有较强的分裂和分化能力 D．诱导出芽和根的试管苗要先炼苗以适应外界的低湿强光环境才可进行移栽 【变式1-2】山药在生长过程中易受病毒侵害导致品质和产量下降。采用组织培养技术得到脱毒苗，可恢复其原有的优质高产特性，流程如图。下列操作不可行的是（    ） 外植体→愈伤组织→丛生芽→试管苗 A．选择芽尖作为外植体可减少病毒感染 B．培养基中加入抗生素可降低杂菌的污染 C．将丛生芽切割后进行继代培养可实现快速繁殖 D．提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成丛生芽 02 植物组织培养技术基本过程 【例2】阅读下列材料，完成下面小题 海带是常见食物。海带中含有植物生长素（IAA）和脱落酸（ABA）等激素，为研究植物激素对海带生长的影响，某研究小组开展了系列实验，下图为海带中IAA和ABA与海带生长变化的关系。 1．据图中信息分析，下列的叙述错误的是（    ） A．海带月增长率与IAA含量呈“正相关” B．海带在后期生长缓慢，原因可能是IAA含量降低，ABA含量增高 C．已知海带成熟区段各部位ABA的分布无显著差异，则其在成熟区段中的运输方式是极性运输 D．两种激素含量的变化对海带长度的影响小于对宽度的影响 2．为得到大量优质海带，开展海带的组织培养，下列叙述合理的是（    ） A．可取海带的叶状体基部切块作为外植体，培养基通常需加入天然植物激素 B．外植体经脱分化形成愈伤组织，再生成苗的过程中经历了细胞分化，遗传物质发生了改变。 C．组培接种前，可用50%的酒精对操作台进行消毒 D．试管苗移栽阶段通常需浇灌稀释的MS或其他营养液 【变式2-1】辣椒的辣椒素是食品调味料的重要成分之一，辣椒素可通过下图途径获得，下列叙述正确的是（    ） A．①过程需对外植体进行灭菌以防止后续培养过程中杂菌污染，且有利于获得脱毒苗 B．图中所示的愈伤组织是未分化的有固定形态的薄壁组织团块，具备较强的分裂分化能力 C．若在细胞分离过程中使用盐酸进行解离，则植物细胞继续增殖前需再生细胞壁 D．在脱分化过程中一般不需要光照，在再分化过程中光照可诱导植物形态建成 【变式2-2】为提高黄瓜的耐盐性，某科研小组进行了植物细胞工程学的尝试，其基本流程如下图。有关说法正确的是（　　） A．①处配制的MS培养基的大量元素中不需要包含碳元素 B．②处使用的固体培养基需要添加一系列浓度梯度的氯化钠溶液 C．③处通过植物激素诱导出体细胞胚属于器官发生途径 D．④处常用秋水仙素处理，体现了植物细胞的全能性 03 影响植物组织培养技术的因素 【例3】下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（    ） A．用自然生长的茎段进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒 B．可取菊花芽尖进行培养获得不带病毒的抗病毒苗 C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富 D．不带叶片的菊花幼茎切段可通过器官发生途径形成完整的菊花植株 【变式3-1】青蒿素是从植物黄花蒿的叶片中所提取的一种代谢产物，可用有机溶剂（乙醚）进行提取。下列关于利用植物组织培养生产青蒿素的叙述，错误的是（    ） A．选取黄花蒿分生组织作为外植体更易得到愈伤组织 B．从愈伤组织中提取青蒿素不理想，可能与相关基因表达有关 C．加入大量生长素可能不利于生长，不能提高青蒿素产量 D．诱导愈伤组织期间需要每日给予适当时间和适当强度的光照 【变式3-2】长春花合成的生物碱等次生代谢物具有抗癌、镇静、安神等功效。研究人员以长春花的新生嫩叶为外植体，利用植物组织培养技术快速培养出愈伤组织，短时间内获得了大量的生物碱等多种次生代谢物。下列说法错误的是（    ） A．外植体需先后用酒精和次氯酸钠溶液进行消毒 B．次生代谢物是长春花基本生命活动所必需的物质 C．生长素与细胞分裂素用量的比值为1时，有利于促进愈伤组织的形成 D．由愈伤组织培养到长春花幼苗的过程需要光照，以诱导叶绿素的形成 04 菊花的组织培养 【例4】植物组织培养过程中，需要用到①诱导愈伤组织培养基、②诱导生根培养基和③诱导生芽培养基。下列有关这三种培养基以及菊花组织培养的叙述，正确的是（    ） A．菊花的幼茎茎段在离体培养过程中，最后用到的培养基是③ B．若接种的外植体是花药，则离体培养得到的植株都是单倍体 C．培养基中含有营养物，故诱导愈伤组织、生根、生芽期间都不需要光照 D．单倍体育种、转基因植物培育、植物体细胞杂交都离不开植物组织培养 【变式4-1】下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（    ） A．实验所用材料、器具均需灭菌处理以防杂菌污染 B．菊花茎段的离体培养过程中不需要更换培养基 C．试管苗移栽入土前可移植到消过毒的蛭石中培养 D．脱分化形成愈伤组织的过程不受基因表达的调控 【变式4-2】金菊花是多年生草本植物，是经长期人工选择培育出的名贵观赏花卉。如图表示某生物兴趣小组利用金菊花未开花的幼嫩枝条进行组织培养的过程。下列叙述正确的是（    ）    A．过程①是获取离体的未开花的幼嫩枝条，用适宜浓度的酒精和次氯酸钠的混合液消毒 B．过程③表示再分化，需要先诱导生根，再诱导生芽 C．过程④是培育形成的试管苗直接移栽入土进一步培养成金菊花植物体 D．整个组织培养过程中可能发生细胞分化、基因突变或染色体变异，但不会发生基因重组 05 植物体细胞杂交技术 【例5】非对称细胞融合技术是指利用射线照射某原生质体，破坏其细胞核；用蕊香红6G 处理另一原生质体，使其细胞质失活，然后诱导两原生质体融合。研究者利用该技术处理芸苔和萝卜细胞，获得了抗三嗪类除草剂(芸苔叶绿体基因控制)的萝卜新品种。下列说法错误的是（    ） A．用酶解法获取原生质体前，先用较高渗透压溶液处理细胞 B．原生质体活力可通过质壁分离与复原实验进行验证 C．可通过加入过量的培养液终止原生质体融合 D．用射线照射芸苔原生质体，用蕊香红6G处理萝卜原生质体 【变式5-1】紫花苜蓿（2n =32）是应用较为广泛的豆科牧草，但易造成家畜鼓胀病。百脉根（2n=12）富含单宁，单宁可与植物蛋白质结合，不会引起家畜采食后鼓胀。科研人员利用野生型清水紫花苜蓿和里奥百脉根为材料培育抗鼓胀病苜蓿新品种。研究流程如图（注：IOA可抑制植物细胞呼吸第一阶段，R—6G可阻止线粒体的呼吸作用），下列说法错误的是（    ）    A．将两种细胞分别置于较高渗透压环境下，有利于去除细胞壁获得原生质体 B．②过程需要利用选择培养基筛选出杂种愈伤组织 C．只考虑两个细胞融合的情况，②过程细胞中染色体数目最多有88条 D．只考虑两个细胞融合的情况，③过程产生的再生植株为多倍体 【变式5-2】研究者通过体细胞杂交技术，探索利用条斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫菜。下列相关叙述错误的是（    ） A．可从某些食用紫菜的动物消化道内提取纤维素酶，用于去除细胞壁 B．原生质体需在等渗溶液中长期保存，以防止过度失水或吸水而死亡 C．聚乙二醇促进原生质体融合后，需检测并挑选活力高的杂交原生质体用于培养 D．利用茎尖细胞制成的原生质体经促融后进行组织培养，以获得无菌幼苗 06 植物细胞工程综合 【例6】羊栖菜是一种具有较高营养、药用及经济价值的海洋藻类植物，有海藻人参之称，喜好阳光充足、温度适宜、盐度适度、水质较好的水域。在生长的过程中，易受多种病原微生物的侵害，在高温等极端气候条件还会造成藻种的优良种质资源损失、高温（30°C）腐烂等现象，野生资源较少。 I.研究人员对羊栖菜幼体进行不同盐度胁迫处理，测定的羊栖菜叶绿素含量和光合作用速率如下表所示。 盐度 叶绿素含量（mg·g-1） 平均净光合速率（umol·m -2·s-1） 短时间处理（1-12h） 长时间处理（240h） 15‰ 1.65 1.06 8.86 25‰ 1.66 1.68 13.27 35‰ 1.50 1.2 10.07 45‰ 0.56 0.36 3.66 (1)羊栖菜光合色素吸收的光能主要用于 以及ATP的形成，通过一系列的反应转化为碳反应的直接产物 中的化学能。根据吸光度与被测物质浓度成正比的原理，利用光合色素提取液进行叶绿素含量的定量分析时，选择红光区最大吸收峰波长光的原因是 。 (2)分析表中的实验结果，得出实验结论有： （答2点）。 II.研究者发明了一种利用羊栖菜成体无性增殖育苗的方法，高效诱导增殖，解决苗种来源不足，产量不高的问题。 (3)羊栖菜藻体的选择及预处理： 羊栖菜藻体采收后，利用 箱将新鲜的羊栖菜运送到实验室，去除杂物后，用经过滤纸抽滤和高压蒸汽灭菌后的 冲洗3-4次，选择生长状况良好的羊栖菜藻体在无菌培养室暂养。 (4)无菌外植体的制备及不定芽的诱导：将实验所需的培养基、灭菌过的器材等放到 中，选取上述保持状态良好的羊栖菜藻体进行消毒，获得无菌外植体；在酒精灯旁将羊栖菜外植体切至适宜大小，将长度适宜的羊栖菜茎形态学上端、茎基部下端，接种到固体培养基中，并在无菌培养室培养至少17天。此过程中固体培养的作用有 。（答2点） (5)不定芽快速增殖为再生幼苗：选择固体培养基中已形成类愈伤组织/不定芽且颜色透亮的外植体转换到 培养基中，在无菌培养室进行再生幼体；在培养过程中用相机记录羊栖菜的形态变化及通过观察记录类愈伤组织、不定芽的诱导率和枝段再生芽数，称重确定其相对生长速率。相对于其他采用幼体诱导愈伤组织不定芽，本实验直接采用羊栖菜成体，并成功诱导出再生苗，其优点体现在 。（答2点） 【变式6-1】 不对称体细胞杂交是指利用射线破坏供体细胞的染色质，与未经射线照射的受体细胞融合，所得融合细胞含受体全部遗传物质及供体部分遗传物质。红豆杉的次生产物紫杉醇是一种高效抗癌药物，但由于红豆杉野生资源匮乏，且红豆杉植株紫杉醇含量极低，导致了紫杉醇的供应严重不足。因此，研究人员尝试运用不对称体细胞杂交将红豆杉（2n=24）与柴胡（2n=12）进行了融合，培育能产生紫杉醇的柴胡，过程如下图。请回答下列问题。 注：X 射线处理能随机破坏染色体结构，使其发生断裂、易位、染色体消除等，使细胞不再持续分裂； 碘乙酰胺处理使细胞质中的某些酶失活，抑制细胞分裂。 (1)过程①中需将植物组织经 后接种于 MS 培养基上诱导 过程，产生愈伤组织。 (2)过程②中将愈伤组织加入 酶液去壁，离心后弃去上清液，加入洗液多次洗涤后获得原生质体。多次洗涤的目的是 。对红豆杉和柴胡原生质体进行的 A、B 处理分别为 。 (3)采用二乙酸荧光素(FDA) 法可测定原生质体活力。已知FDA本身无荧光，当其进入细胞后可被酯酶分解为无毒、具有荧光的物质，该荧光物质不能透过活细胞质膜，会留在细胞内发出荧光。据此应选择 的原生质体用于融合。 (4)过程③常用的化学试剂是 ，经诱导融合后，只有异源融合的原生质体可持续分裂形成再生细胞团，原因是 。 (5)过程④中，再分化阶段所用培养基需含有植物激素X 和 Y，逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况不同。当植物激素X 多Y少时，未分化细胞群将分化出芽，则植物激素X的名称是 。 (6)科研人员对获得的部分植株细胞进行染色体观察、计数和DNA 分子标记鉴定，结果如下： 后代植株类型 染色体数目、形态 DNA分子标记鉴定 甲 12，形态与柴胡染色体相似 含双亲DNA片段 乙 12，形态与柴胡染色体相似 无红豆杉DNA片段 丙 12， 形态与柴胡染色体相似 含双亲DNA片段和新的DNA片段 由表可知，后代植株中 类型一定不是所需植株。科研人员推测杂种植株的染色体主要来源亲本 的染色体，另一方亲本的遗传物质可能不是以染色体的形式存在于杂种植株细胞中，而是以DNA片段的方式整合进柴胡的基因组，作出以上推测的依据是 。 【变式6-2】芦笋是禾本科芦苇属植物的嫩芽，营养丰富，味道鲜美。S-（2-氨乙基）-L-半胱氨酸（AEC）可抑制芦笋组织的生长，此抑制作用可被赖氨酸或甲硫氨酸部分解除。某科研小组欲得到芦笋抗AEC细胞突变体。 (1)实验过程如下： 第一步：选择生长良好的芦笋愈伤组织用0.1%甲磺酸乙酯（EMS）处理24h，洗去EMS继代培养2～3周。其中EMS的作用是 ；继代培养2～3周的目的是 。 第二步：转入含0.5mg/LAEC的继代培养基中继续培养。其中0.5mg/LAEC的作用是 。 第三步：挑选存活的细胞团转入培养基继代培养3～4周，使细胞快速增殖。 第四步：将愈伤组织转移至分化培养基上使其分化成苗，3周后可出现丛状苗。在此过程中，由体细胞发育成的类似胚的结构称为 。 第五步：取一定数量的单个试管苗切取长为0.5～1cm的小段于诱导培养基上形成愈伤组织，此过程称为 。按照试管苗次序将愈伤组织编号，每一块愈伤组织可以看作一个独立的细胞系。 第六步：将每个编号愈伤组织分别转移到含0.5mg/LAEC的培养基上，淘汰 的细胞系； 第七步：将每个抗性细胞系的一半愈伤组织接种到分化培养基上使其分化成苗，另一半用于氨基酸分析。 第八步：用氨基酸分析仪分析各抗性细胞系的氨基酸含量，并和 作比较，选择 含量明显提高的抗性细胞系。对分化植株也做相应的检测以筛选出高氨基酸含量的再生植株无性系； 第九步：无性繁殖变异植株，观察农艺性状，并对其后代进行遗传学分析。其中变异植株进行无性繁殖而不是有性生殖的原因是 。 分析与讨论： (2)植物细胞中氨基酸的代谢是受末端产物调控的，当细胞中某种氨基酸的产量增多，末端产物会抑制相关酶的活性使这种氨基酸产量下降。这种调节方式属于 。 (3)得到芦笋抗AEC突变体的过程中，选择细胞作为实验材料，而不是幼苗为实验材料的原因是 。（答出2点） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题16 植物细胞工程 考点一 植物细胞工程 【题型1】植物组织培养技术 【题型2】植物组织培养技术基本过程 【题型3】影响植物组织培养技术的因素 【题型4】菊花的组织培养 【题型5】植物体细胞杂交技术 【题型6】植物细胞工程综合 考点一 植物细胞工程 01 植物组织培养技术 【例1】植物组织培养技术可用于濒危植物辐花苣苔的快速繁殖，其过程如图。下列叙述正确的是（    ） A．外植体须高压蒸汽灭菌 B．过程①外植体须经脱分化过程 C．过程①②的培养基成分相同 D．所得试管苗遗传性与母体一致 【答案】D 【分析】植物组织培养的环境为无菌环境，为防止杂菌的污染，所用的外植体需要经过消毒处理。 【详解】A、外植体不能灭菌，高压蒸汽灭菌法会让外植体死亡，应该是消毒，A错误； B、题干可知这是带芽的茎段，所以说可以不经过脱分化阶段，B错误； C、①是生芽，②是生根，生根和生芽培养基的激素植物种类、浓度和配比有差别，C错误； D、植物组培是无性繁殖，得到的试管苗遗传特性和母体一致，D正确。 故选D。 【变式1-1】菊花是两性花，LFY 基因是控制植物花分生组织形成的基因。过量表达LFY 导致植物提早开花。为使菊花花期提前，科学家制备了含有拟南芥过量表达的LFY 基因的转基因菊花。重组Ti质粒的部分信息及实验流程如下图所示，其中启动子均为真核细胞启动子。下列叙述正确的是（    ）    A．在含潮霉素的培养基上存活的农杆菌才可用于侵染菊花叶片 B．过程①②③所使用的培养基中植物激素的浓度和配比可以相同 C．I是一团具有一定组织结构、松散的薄壁细胞团，具有较强的分裂和分化能力 D．诱导出芽和根的试管苗要先炼苗以适应外界的低湿强光环境才可进行移栽 【答案】D 【分析】1、基因工程的基本工具：分子手术刀”是指限制性核酸内切酶（限制酶）、“分子缝合针”是指DNA连接酶、“分子运输车”是指载体； 2、基因工程的基本操作程序有四步：①目的基因的获取，②基因表达载体的构建，③将目的基因导入受体细胞，④目的基因的检测与鉴定； 3、标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素抗性基因； 4、目的基因的检测和表达： （1）首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子杂交技术； （2）其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA，方法是用标记的目的基因作探针与mRNA杂交； （3）最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原-抗体杂交； （4）有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。 【详解】A、重组质粒中含有潮霉素抗性基因，能表达出潮霉素抗性物质，在含潮霉素的培养基上存活的农杆菌不一定是导入LFY基因的农杆菌，还有可能是只导入质粒的农杆菌，因此只有在含潮霉素的培养基上存活并导入LFY基因的农杆菌才可用于侵染菊花叶片，A错误； B、植物组织培养的培养基中的生长素和细胞分裂素的含量和比例会影响愈伤组织的生长和分化，在脱分化形成愈伤组织的过程中要求生长素和细胞分裂素的比例相当，而在再分化过程中生长素和细胞分裂素比例高有利于根的分化，比例低有利于芽的分化，B错误； C、愈伤组织是一团排列疏松而无规则、高度液泡化的、呈无定形状态的、具有分生能力的薄壁细胞，不具有特定的结构和功能，C错误； D、诱导出芽和根的试管苗要先炼苗有助于试管苗逐渐适应室外环境，并减少在移栽后因气候和土壤变化而造成的伤害，适应外界的低湿强光环境才可进行移栽，D正确。 故选D。 【变式1-2】山药在生长过程中易受病毒侵害导致品质和产量下降。采用组织培养技术得到脱毒苗，可恢复其原有的优质高产特性，流程如图。下列操作不可行的是（    ） 外植体→愈伤组织→丛生芽→试管苗 A．选择芽尖作为外植体可减少病毒感染 B．培养基中加入抗生素可降低杂菌的污染 C．将丛生芽切割后进行继代培养可实现快速繁殖 D．提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成丛生芽 【答案】D 【分析】植物组织培养技术：1、过程：离体的植物组织，器官或细胞(外植体)→愈伤组织→胚状体→植株(新植体)。2、原理：植物细胞的全能性。3、条件：①细胞离体和适宜的外界条件(如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等) ；②一定的营养(无机、有机成分)和植物激素(生长素和细胞分裂素)。 【详解】A、芽尖等分生组织分裂旺盛，且含病毒少，取材时常选用其作为外植体，A正确； B、培养基中有大量的营养物质容易被细菌污染，加入抗生素可降低杂菌的污染，B正确； C、将丛生芽切割后转移到新的培养基上继续进行扩大培养称为继代培养，其又可分为第二代培养、第三代培养等。大多数植物每隔4~6周进行一次继代培养，每进行一次继代培养，培养物一般能增殖3~4倍。正因为培养物可以不断继代培养，所以离体繁殖速度比常规方法通常要快数万倍，可实现快速繁殖，C正确； D、提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成根而不是芽，D错误。 故选D。 02 植物组织培养技术基本过程 【例2】阅读下列材料，完成下面小题 海带是常见食物。海带中含有植物生长素（IAA）和脱落酸（ABA）等激素，为研究植物激素对海带生长的影响，某研究小组开展了系列实验，下图为海带中IAA和ABA与海带生长变化的关系。 1．据图中信息分析，下列的叙述错误的是（    ） A．海带月增长率与IAA含量呈“正相关” B．海带在后期生长缓慢，原因可能是IAA含量降低，ABA含量增高 C．已知海带成熟区段各部位ABA的分布无显著差异，则其在成熟区段中的运输方式是极性运输 D．两种激素含量的变化对海带长度的影响小于对宽度的影响 2．为得到大量优质海带，开展海带的组织培养，下列叙述合理的是（    ） A．可取海带的叶状体基部切块作为外植体，培养基通常需加入天然植物激素 B．外植体经脱分化形成愈伤组织，再生成苗的过程中经历了细胞分化，遗传物质发生了改变。 C．组培接种前，可用50%的酒精对操作台进行消毒 D．试管苗移栽阶段通常需浇灌稀释的MS或其他营养液 【答案】1．C 2．D 【分析】题图分析，生长素含量高、脱落酸含量低，海带月增长率大，生长素含量降低、脱落酸含量升高，海带月增长率低，说明海带生长与生长素呈正相关，与脱落酸呈负相关 1．A、随着IAA含量的下降，海带月增长率也随之下降，因而可说明还带月增长率与IAA含量呈“正相关”，A正确； B、结合图示可以看出，随着IAA含量降低，ABA含量增高，海带的成长度和宽度均下降，因而可说明海带在后期生长缓慢，原因可能是IAA含量降低，ABA含量增高，B正确； C、极性运输指的是物质由形态学上端向下端运输的现象，而海带成熟区段各部位ABA的分布无显著差异，可见ABA在成熟区段中的运输方式不是极性运输，C错误； D、从柱形图的数据可以看出，两种激素含量的变化对海带长度的影响小于对宽度的影响，即海带宽度随着激素含量的变化下降幅度更大，D正确。 故选C。 2．A、为得到大量优质海带，取海带的叶状体基部切块作为外植体，转到含人工合成的含细胞分裂素和生长素的培养基上，经脱分化形成愈伤组织，再生成幼苗，天然的植物激素含量少，且稳定性差，A错误； B、外植体经脱分化形成愈伤组织，再生成苗的过程中经历了细胞分化，其实质是基因的选择性表达，遗传物质没有发生改变，B错误； C、植物组织培养接种前，可用70%的酒精对工作台消毒，C错误； D、试管苗移栽前通常需浇灌稀释的MS或其他营养液，试管苗移栽阶段通常需先打开封口膜或瓶盖，在培养箱中培养几日，而后用流水清洗掉根部的培养基后将幼苗移栽到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后移栽入土，D正确。 故选D。 【变式2-1】辣椒的辣椒素是食品调味料的重要成分之一，辣椒素可通过下图途径获得，下列叙述正确的是（    ） A．①过程需对外植体进行灭菌以防止后续培养过程中杂菌污染，且有利于获得脱毒苗 B．图中所示的愈伤组织是未分化的有固定形态的薄壁组织团块，具备较强的分裂分化能力 C．若在细胞分离过程中使用盐酸进行解离，则植物细胞继续增殖前需再生细胞壁 D．在脱分化过程中一般不需要光照，在再分化过程中光照可诱导植物形态建成 【答案】D 【分析】植物组织培养技术是指将离体的植物器官、组织或细胞等，在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。其具体流程为：接种外植体→诱导愈伤组织→诱导生芽→诱导生根→移栽成活。在一定的激素和营养等条件的诱导下，外植体可脱分化形成愈伤组织。愈伤组织能重新分化成芽、根等器官，该过程称为再分化。 【详解】A、①过程需对外植体进行消毒以防止后续培养过程中杂菌污染，且有利于获得脱毒苗，A错误； B、愈伤组织是一团没有特定结构和功能，排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁组织团块。愈伤组织是由外植体脱分化形成，它要经过再分化形成植物个体，因此愈伤组织是未分化的，具有分裂分化能力，B错误。 C、盐酸会杀死细胞，不能用盐酸分离细胞，C错误； D、在脱分化过程中一般不需要光照，利于形成愈伤组织，再分化过程中光可诱导叶绿素的合成，可诱导植物形态建成，D正确。 故选D。 【变式2-2】为提高黄瓜的耐盐性，某科研小组进行了植物细胞工程学的尝试，其基本流程如下图。有关说法正确的是（　　） A．①处配制的MS培养基的大量元素中不需要包含碳元素 B．②处使用的固体培养基需要添加一系列浓度梯度的氯化钠溶液 C．③处通过植物激素诱导出体细胞胚属于器官发生途径 D．④处常用秋水仙素处理，体现了植物细胞的全能性 【答案】A 【分析】据图分析：①花药脱分化形成愈伤组织；②通过选择培养基筛选耐盐细胞；③耐盐细胞分裂再分化形成胚状体；④胚状体发育形成新植株。 【详解】A、MS培养基包括了大量元素、微量元素和有机营养成分，有机成分可以提供碳源，因此MS培养基的大量元素中不需要包含碳元素，A正确； B、②处筛选耐盐细胞应选择添加一系列浓度梯度的氯化钠溶液的液体培养基，B错误； C、耐盐细胞发育形成胚状体属于体细胞胚发生途径，C错误； D、由一个细胞发育成一个完整的个体才能体现细胞的全能性，胚状体不是一个单独的细胞，因此④胚状体发育成新植株不能体现植物细胞的全能性，D错误。 故选A。 03 影响植物组织培养技术的因素 【例3】下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（    ） A．用自然生长的茎段进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒 B．可取菊花芽尖进行培养获得不带病毒的抗病毒苗 C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富 D．不带叶片的菊花幼茎切段可通过器官发生途径形成完整的菊花植株 【答案】D 【分析】植物组织培养技术：1、过程：离体的植物组织，器官或细胞（外植体）→愈伤组织→胚状体→植株（新植体）．2、原理：植物细胞的全能性．3、条件：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等）；②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。 【详解】A、 自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用70%酒精，再用无菌水清洗，再用5%次氯酸钠消毒处理，最后再用无菌水清洗，A错误； B、可取菊花芽尖进行培养获得不带病毒的脱毒苗而非抗毒苗，B错误； C、组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石比较松软，持水性也较好，有利于幼苗的生根和叶片的生长，C错误； D、不带叶片的菊花茎的切段可通过植物组织培养分化出芽和根这种器官发生的途径形成完整的菊花植株，D正确。 故选D。 【变式3-1】青蒿素是从植物黄花蒿的叶片中所提取的一种代谢产物，可用有机溶剂（乙醚）进行提取。下列关于利用植物组织培养生产青蒿素的叙述，错误的是（    ） A．选取黄花蒿分生组织作为外植体更易得到愈伤组织 B．从愈伤组织中提取青蒿素不理想，可能与相关基因表达有关 C．加入大量生长素可能不利于生长，不能提高青蒿素产量 D．诱导愈伤组织期间需要每日给予适当时间和适当强度的光照 【答案】D 【分析】植物组织培养是指离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配置的培养基上，给与适宜的营养条件，诱导其形成完整植株的技术。其主要包括脱分化和再分化两个过程。 【详解】A、分生组织分裂旺盛，适宜作为外植体进行诱导培养，A正确； B、从愈伤组织中提取青蒿素不理想，可能是相关基因没有表达，B正确： C、生长素对脱分化和再分化具有调节作用，但不能直接提高青蒿素产量，C正确： D、诱导愈伤组织期间不需要光，后续培养过程中，需要光照诱导叶绿素生成，D错误。 故选D。 【变式3-2】长春花合成的生物碱等次生代谢物具有抗癌、镇静、安神等功效。研究人员以长春花的新生嫩叶为外植体，利用植物组织培养技术快速培养出愈伤组织，短时间内获得了大量的生物碱等多种次生代谢物。下列说法错误的是（    ） A．外植体需先后用酒精和次氯酸钠溶液进行消毒 B．次生代谢物是长春花基本生命活动所必需的物质 C．生长素与细胞分裂素用量的比值为1时，有利于促进愈伤组织的形成 D．由愈伤组织培养到长春花幼苗的过程需要光照，以诱导叶绿素的形成 【答案】B 【分析】1、植物组织培养是一种无性繁殖技术，通过从植物体分离出所需的组织、器官或细胞，在无菌条件下接种在含有营养物质及植物激素的培养基上进行培养，获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品。该技术主要包括脱分化产生愈伤组织，再分化形成再生植物。 2、植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物—次生代谢物。 【详解】A、外植体在接种于培养基培养时，需先后用酒精和次氯酸钠溶液进行消毒，消毒流程为：先用流水充分冲洗后的外植体用酒精消毒30s，然后立即用无菌水清洗2〜3次，再用次氯酸钠溶液处理30min后， 立即用无菌水清洗2〜3次，A正确； B、次生代谢物是指植物代谢产生的一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物，因此，次生代谢物不是长春花基本生命活动所必需的物质，B错误； C、植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。生长素用量比细胞分裂素用量比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；生长素用量比细胞分裂素用量比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成；生长素用量比细胞分裂素用量比值适中时，促进愈伤组织的形成，C正确； D、由愈伤组织培养到长春花幼苗的过程需要光照，利用光诱导叶绿素合成，使试管苗能够进行光合作用，D正确。 故选B。 04 菊花的组织培养 【例4】植物组织培养过程中，需要用到①诱导愈伤组织培养基、②诱导生根培养基和③诱导生芽培养基。下列有关这三种培养基以及菊花组织培养的叙述，正确的是（    ） A．菊花的幼茎茎段在离体培养过程中，最后用到的培养基是③ B．若接种的外植体是花药，则离体培养得到的植株都是单倍体 C．培养基中含有营养物，故诱导愈伤组织、生根、生芽期间都不需要光照 D．单倍体育种、转基因植物培育、植物体细胞杂交都离不开植物组织培养 【答案】D 【分析】植物的组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。 【详解】A、菊花的幼茎茎段在离体培养过程中，先要经过组织培养形成愈伤组织，首先用到的培养基是①，再进行在分化，先诱导生芽，最后诱导生根。最后用到的培养基是②，A错误； B、花药包括花药壁（一种体细胞）和花粉，如果由花药壁发育而来，则是二倍体，B错误； C、脱分化不需要光，诱导生芽、生根需要光，C错误； D、单倍体育种、转基因植物培育、植物体细胞杂交都包括了由细胞形成个体的过程，所以都离不开植物组织培养，D正确。 故选D。 【变式4-1】下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（    ） A．实验所用材料、器具均需灭菌处理以防杂菌污染 B．菊花茎段的离体培养过程中不需要更换培养基 C．试管苗移栽入土前可移植到消过毒的蛭石中培养 D．脱分化形成愈伤组织的过程不受基因表达的调控 【答案】C 【分析】植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，其过程为：离体的植物组织，器官或细胞经过脱分化过程形成愈伤组织（高度液泡化，无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松、无规则的组织），愈伤组织经过再分化过程形成胚状体，进一步发育成为植株。 【详解】A、自然生长基段的消毒属于外植体消毒，不能灭菌，否则基段细胞会死亡，而用到的培养瓶等均需灭菌，A错误； B、在培养过程中，要根据培养过程的实际情况，更换培养基，如愈伤组织长成后，需要移到分化培养基上，进行再分化形成试管苗，B错误； C、将幼苗先移植到消过毒的至石或者珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土，C正确； D、离体的植物组织，器官或细胞经过脱分化过程形成愈伤组织，脱分化受基因选择性表达的调控，D错误。 故选C。 【变式4-2】金菊花是多年生草本植物，是经长期人工选择培育出的名贵观赏花卉。如图表示某生物兴趣小组利用金菊花未开花的幼嫩枝条进行组织培养的过程。下列叙述正确的是（    ）    A．过程①是获取离体的未开花的幼嫩枝条，用适宜浓度的酒精和次氯酸钠的混合液消毒 B．过程③表示再分化，需要先诱导生根，再诱导生芽 C．过程④是培育形成的试管苗直接移栽入土进一步培养成金菊花植物体 D．整个组织培养过程中可能发生细胞分化、基因突变或染色体变异，但不会发生基因重组 【答案】D 【分析】1、植物组织培养过程：（1）用酒精擦拭双手和超净工 作台台面。将流水充分冲洗后的外植 体（幼嫩的茎段）用酒精消毒30 s， 然后立即用无菌水清洗2〜3次； 再用次氯酸钠溶液处理30min后， 立即用无菌水清洗2〜3次。（2）将消过毒的外植体置 于无菌的培养皿中，用无菌滤 纸吸去表面的水分。用解剖刀 将外植体切成0.5〜1 cm长的小段。（3）在酒精灯火焰旁，将外植体的 1/3〜1/2 插 入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上做好标记。（4）将接种了外植体 的锥形瓶或植物组织培养 瓶置于18〜22 ℃的培养 箱中培养。在培养过程中， 定期观察和记录愈伤组织 的生长情况。（5）培养15〜20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。（6）移栽前先打开封口膜或瓶 盖，让试管苗在培养箱内生长几日。 用流水清洗掉根部的培养基后，将 幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩 等环境中，待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情况， 适时浇水、施肥，直至开花。 2、植物组织培养过程注意事项：（1）实验中使用的培养基和所有的器械 都要灭菌。（2）接种操作必须在酒精灯火焰旁进 行，并且每次使用后的器械都要灭菌。（3）接种时注意外植体的方向，不要倒插。 （4）诱导愈伤组织期间一般不需要光照， 在后续的培养过程中，每日需要给予适当时 间和强度的光照。 【详解】A、过程①是获取离体的未开花的幼嫩枝条，先用体积分数为70%的酒精消毒，无菌水冲洗2～3次后，再用质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液处理，再用无菌水清洗2～3次，A错误； B、过程③表示再分化，一般先诱导生芽，再诱导生根，B错误； C、培育形成的试管苗要移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土，C错误； D、整个组织培养过程中可能发生细胞分化、基因突变或染色体变异，但不会发生基因重组，因为细胞进行的是有丝分裂，D正确。 故选D。 05 植物体细胞杂交技术 【例5】非对称细胞融合技术是指利用射线照射某原生质体，破坏其细胞核；用蕊香红6G 处理另一原生质体，使其细胞质失活，然后诱导两原生质体融合。研究者利用该技术处理芸苔和萝卜细胞，获得了抗三嗪类除草剂(芸苔叶绿体基因控制)的萝卜新品种。下列说法错误的是（    ） A．用酶解法获取原生质体前，先用较高渗透压溶液处理细胞 B．原生质体活力可通过质壁分离与复原实验进行验证 C．可通过加入过量的培养液终止原生质体融合 D．用射线照射芸苔原生质体，用蕊香红6G处理萝卜原生质体 【答案】B 【分析】植物的体细胞杂交是将不同植物的细胞通过细胞融合技术形成杂种细胞，进而利用植物的组织培养将杂种细胞培育成多倍体的杂种植株。 【详解】A、在用酶解法降解细胞壁之前，先用较高渗透压溶液处理细胞，目的是使细胞处于微弱的质壁分离状态，这样有利于完整的原生质体的释放，防止原生质体被破坏，A正确； B、原生质体已经没有细胞壁了，不能发生质壁分离，B错误； C、加入过量的培养液可降低PEG浓度，使原生质体融合终止，C正确； D、结合题干“非对称细胞融合技术是指利用射线照射某原生质体，破坏其细胞核；用蕊香红6G处理另一原生质体，使其细胞质失活”、“芸苔叶绿体基因控制”以及叶绿体位于细胞质中可知，用射线照射芸苔原生质体，是保证细胞质中叶绿体的活性，用蕊香红6G处理萝卜原生质体是使其细胞质失活，D正确。 故选B。 【变式5-1】紫花苜蓿（2n =32）是应用较为广泛的豆科牧草，但易造成家畜鼓胀病。百脉根（2n=12）富含单宁，单宁可与植物蛋白质结合，不会引起家畜采食后鼓胀。科研人员利用野生型清水紫花苜蓿和里奥百脉根为材料培育抗鼓胀病苜蓿新品种。研究流程如图（注：IOA可抑制植物细胞呼吸第一阶段，R—6G可阻止线粒体的呼吸作用），下列说法错误的是（    ）    A．将两种细胞分别置于较高渗透压环境下，有利于去除细胞壁获得原生质体 B．②过程需要利用选择培养基筛选出杂种愈伤组织 C．只考虑两个细胞融合的情况，②过程细胞中染色体数目最多有88条 D．只考虑两个细胞融合的情况，③过程产生的再生植株为多倍体 【答案】B 【分析】植物体细胞杂交技术：将不同种的植物体细胞原生质体在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成完整植物体的技术。 【详解】A、在制备两种植物原生质体时，需用酶解法去除植物细胞的细胞壁，去壁后的原生质体在较高渗透压环境下处于较稳定状态，不易破裂，从而有利于获得两种植物的原生质体，A正确； B、由题意可知，IOA可抑制植物细胞呼吸第一阶段，R—6G可阻止线粒体的呼吸作用，使用IOA和R-6G处理后，原生质体和同源融合体不能再生愈伤组织，故②过程不需要使用选择培养基筛选杂种愈伤组织，B错误； C、紫花苜蓿染色体数目为32条，百脉染色体数目为12条，融合之后细胞内染色体数目为32+12=44条，②过程表示脱分化，进行的是有丝分裂，此时染色体数目最多有44×2=88条，C正确； D、紫花苜蓿是二倍体，百脉是二倍体，③过程产生的再生植株是可育的多倍体(四倍体)，D正确。 故选B。 【变式5-2】研究者通过体细胞杂交技术，探索利用条斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫菜。下列相关叙述错误的是（    ） A．可从某些食用紫菜的动物消化道内提取纤维素酶，用于去除细胞壁 B．原生质体需在等渗溶液中长期保存，以防止过度失水或吸水而死亡 C．聚乙二醇促进原生质体融合后，需检测并挑选活力高的杂交原生质体用于培养 D．利用茎尖细胞制成的原生质体经促融后进行组织培养，以获得无菌幼苗 【答案】D 【分析】植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种新培育成新植物体的技术。 【详解】A、从食用紫菜的动物消化道内提取纤维素酶，能用于去除细胞壁，因为紫菜细胞的细胞壁成分中有纤维素，A正确； B、获得的原生质体若处在低渗溶液中，会吸水涨破，高渗会失水，要放在等渗溶液中，B正确； C、并不是所有融合后的原生质体都有高的活力，因此需要通过检测挑选出活力高的杂交原生质体进行后续培养，C正确； D、茎尖几乎无病毒，利用茎尖细胞制成的原生质体经促融后进行组织培养，以获得无毒菌幼苗，D错误。 故选D。 06 植物细胞工程综合 【例6】羊栖菜是一种具有较高营养、药用及经济价值的海洋藻类植物，有海藻人参之称，喜好阳光充足、温度适宜、盐度适度、水质较好的水域。在生长的过程中，易受多种病原微生物的侵害，在高温等极端气候条件还会造成藻种的优良种质资源损失、高温（30°C）腐烂等现象，野生资源较少。 I.研究人员对羊栖菜幼体进行不同盐度胁迫处理，测定的羊栖菜叶绿素含量和光合作用速率如下表所示。 盐度 叶绿素含量（mg·g-1） 平均净光合速率（umol·m -2·s-1） 短时间处理（1-12h） 长时间处理（240h） 15‰ 1.65 1.06 8.86 25‰ 1.66 1.68 13.27 35‰ 1.50 1.2 10.07 45‰ 0.56 0.36 3.66 (1)羊栖菜光合色素吸收的光能主要用于 以及ATP的形成，通过一系列的反应转化为碳反应的直接产物 中的化学能。根据吸光度与被测物质浓度成正比的原理，利用光合色素提取液进行叶绿素含量的定量分析时，选择红光区最大吸收峰波长光的原因是 。 (2)分析表中的实验结果，得出实验结论有： （答2点）。 II.研究者发明了一种利用羊栖菜成体无性增殖育苗的方法，高效诱导增殖，解决苗种来源不足，产量不高的问题。 (3)羊栖菜藻体的选择及预处理： 羊栖菜藻体采收后，利用 箱将新鲜的羊栖菜运送到实验室，去除杂物后，用经过滤纸抽滤和高压蒸汽灭菌后的 冲洗3-4次，选择生长状况良好的羊栖菜藻体在无菌培养室暂养。 (4)无菌外植体的制备及不定芽的诱导：将实验所需的培养基、灭菌过的器材等放到 中，选取上述保持状态良好的羊栖菜藻体进行消毒，获得无菌外植体；在酒精灯旁将羊栖菜外植体切至适宜大小，将长度适宜的羊栖菜茎形态学上端、茎基部下端，接种到固体培养基中，并在无菌培养室培养至少17天。此过程中固体培养的作用有 。（答2点） (5)不定芽快速增殖为再生幼苗：选择固体培养基中已形成类愈伤组织/不定芽且颜色透亮的外植体转换到 培养基中，在无菌培养室进行再生幼体；在培养过程中用相机记录羊栖菜的形态变化及通过观察记录类愈伤组织、不定芽的诱导率和枝段再生芽数，称重确定其相对生长速率。相对于其他采用幼体诱导愈伤组织不定芽，本实验直接采用羊栖菜成体，并成功诱导出再生苗，其优点体现在 。（答2点） 【答案】(1) 水的光解/氧气的产生、NADPH的形成 三碳糖 叶绿素吸收红光，类胡萝卜素几乎不吸收红光 (2)在盐度25%条件下，羊栖菜幼体光合作用受到的抑制作用较弱，羊栖菜幼体对低盐度海水有一定的耐受性。海水盐度过低（15%）时，羊栖菜光合作用受到明显抑制。高盐（45%）条件下，羊栖菜幼体光合作用受到显著抑制。短时间（1~12h）处理，羊栖菜光合作用受到的影响较小。长时间（240h）处理，盐度过低（15%）或过高（45%）均会抑制羊栖菜幼体的光合作用 (3) 低温冷存箱/低温 海水 (4) 超净台 实现少量脱毒的过程/获得健康的外植体/稳定的遗传性系/提高后续再生幼体的抵抗力 (5) 液体/灭菌的自然海水 材料易得/操作方法简单/成本低廉且节省大量的人力物力 【分析】光合色素吸收的光能通过光反应过程转化为ATP和NADPH中的化学能，用于碳反应中3-磷酸甘油酸的还原，将能量转移到有机物中。 【详解】（1）羊栖菜光合色素吸收的光能主要用于光反应水的光解、NADPH的形成以及ATP的形成，通过暗反应一系列的转化形成碳反应的直接产物三碳糖中的化学能。由于叶绿素吸收红光，类胡萝卜素几乎不吸收红光，根据吸光度与被测物质浓度成正比的原理，利用光合色素提取液进行叶绿素含量的定量分析时，为排除类胡萝卜素的干扰，应选择红光区最大吸收峰波长光。 （2）根据表格数据可知，随着盐度增加，平均净光合速率先增加后减小，且盐度较低时，短时间处理后叶绿素含量变化不大，但长时间处理后叶绿素含量明显增加，因此可得结论为：在盐度25‰条件下，羊栖菜幼体光合作用受到的抑制作用较弱，羊栖菜幼体对低盐度海水有一定的耐受性。海水盐度过低（15‰）时，羊栖菜光合作用受到明显抑制。高盐（45‰）条件下，羊栖菜幼体光合作用受到显著抑制。短时间（1~12h）处理，羊栖菜光合作用受到的影响较小。长时间（240h）处理，盐度过低（15‰）或过高（45‰）均会抑制羊栖菜幼体的光合作用。 （3）低温条件下可降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，因此羊栖菜藻体采收后，利用低温冷存箱将新鲜的羊栖菜运送到实验室，去除杂物后，用经过滤纸抽滤和高压蒸汽灭菌后的海水（海水的渗透压与生活在海洋中的羊栖菜细胞内渗透压接近，可维持细胞的正常形态）冲洗3-4次，选择生长状况良好的羊栖菜藻体在无菌培养室暂养。 （4）将实验所需的培养基、灭菌过的器材等放到消过毒的超净台中，选取上述保持状态良好的羊栖菜藻体进行消毒，获得无菌外植体；将羊栖菜外植体切至适宜大小，将长度适宜的羊栖菜茎形态学上端、茎基部下端，接种到固体培养基中，并在无菌培养室培养至少17天。此过程中固体培养的作用包括：可实现少量脱毒的过程、以及获得健康的外植体、提高后续再生幼体的抵抗力。 （5）选择固体培养基中已形成类愈伤组织/不定芽且颜色透亮的外植体转换到液体培养基中，在无菌培养室进行再生幼体；相对于其他采用幼体诱导愈伤组织不定芽，本实验直接采用羊栖菜成体，并成功诱导出再生苗，是由于羊栖菜成体材料易得，该过程操作方法简单，成本低廉且节省大量的人力物力。 【变式6-1】 不对称体细胞杂交是指利用射线破坏供体细胞的染色质，与未经射线照射的受体细胞融合，所得融合细胞含受体全部遗传物质及供体部分遗传物质。红豆杉的次生产物紫杉醇是一种高效抗癌药物，但由于红豆杉野生资源匮乏，且红豆杉植株紫杉醇含量极低，导致了紫杉醇的供应严重不足。因此，研究人员尝试运用不对称体细胞杂交将红豆杉（2n=24）与柴胡（2n=12）进行了融合，培育能产生紫杉醇的柴胡，过程如下图。请回答下列问题。 注：X 射线处理能随机破坏染色体结构，使其发生断裂、易位、染色体消除等，使细胞不再持续分裂； 碘乙酰胺处理使细胞质中的某些酶失活，抑制细胞分裂。 (1)过程①中需将植物组织经 后接种于 MS 培养基上诱导 过程，产生愈伤组织。 (2)过程②中将愈伤组织加入 酶液去壁，离心后弃去上清液，加入洗液多次洗涤后获得原生质体。多次洗涤的目的是 。对红豆杉和柴胡原生质体进行的 A、B 处理分别为 。 (3)采用二乙酸荧光素(FDA) 法可测定原生质体活力。已知FDA本身无荧光，当其进入细胞后可被酯酶分解为无毒、具有荧光的物质，该荧光物质不能透过活细胞质膜，会留在细胞内发出荧光。据此应选择 的原生质体用于融合。 (4)过程③常用的化学试剂是 ，经诱导融合后，只有异源融合的原生质体可持续分裂形成再生细胞团，原因是 。 (5)过程④中，再分化阶段所用培养基需含有植物激素X 和 Y，逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况不同。当植物激素X 多Y少时，未分化细胞群将分化出芽，则植物激素X的名称是 。 (6)科研人员对获得的部分植株细胞进行染色体观察、计数和DNA 分子标记鉴定，结果如下： 后代植株类型 染色体数目、形态 DNA分子标记鉴定 甲 12，形态与柴胡染色体相似 含双亲DNA片段 乙 12，形态与柴胡染色体相似 无红豆杉DNA片段 丙 12， 形态与柴胡染色体相似 含双亲DNA片段和新的DNA片段 由表可知，后代植株中 类型一定不是所需植株。科研人员推测杂种植株的染色体主要来源亲本 的染色体，另一方亲本的遗传物质可能不是以染色体的形式存在于杂种植株细胞中，而是以DNA片段的方式整合进柴胡的基因组，作出以上推测的依据是 。 【答案】(1) 消毒 脱分化 (2) 纤维素酶、果胶酶 去除原生质体上残留的酶液 X射线、碘乙酰胺 (3)有荧光 (4) PEG/聚乙二醇 杂种细胞由于融合后在细胞核和细胞质的功能上实现了互补，使细胞恢复正常分裂 (5)细胞分裂素 (6) 乙 柴胡 甲、丙类型植株细胞的染色体与柴胡细胞中的染色体数目相同、形态相似，且含有双亲的 DNA 片段 【分析】植物体细胞杂交技术：将植物细胞A与植物细胞B用纤维素酶和果胶酶处理，得到不含细胞壁的原生质体A和原生质体B，运用物理方法或是化学方法诱导融合，形成杂种细胞，再利用植物细胞培养技术将杂种细胞培养成杂种植物体。 【详解】（1）植物组织培养之前需要对外植体进行消毒，之后诱导脱分化形成愈伤组织。 （2）原生质体为去除了植物细胞壁后的结构，要获得原生质体，需要用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞；为了去除原生质体上残留的酶液需要加入洗液多次洗涤后获得原生质体；要培育能产生紫杉醇的柴胡，红豆杉是供体需要X射线照射，柴胡是受体需要碘乙酰胺处理。 （3）根据题干信息可知，荧光的强度与原生质体的活力呈正相关，因此应选择发荧光的原生质体用于融合。 （4）诱导原生质体融合常用的的化学方法有聚乙二醇融合法；X 射线处理能随机破坏染色体结构，使其发生断裂、易位、染色体消除等，使细胞不再持续分裂，碘乙酰胺处理使细胞质中的某些酶失活，抑制细胞分裂，单独的红豆杉和柴胡细胞都不能分裂，杂种细胞由于融合后在细胞核和细胞质的功能上实现了互补，使细胞恢复正常分裂，因此只有异源融合的原生质体可持续分裂形成再生细胞团。 （5）在植物组织培养中，生长素/细胞分裂素比例高时有利于根的分化，比例低时有利于芽的分化，比例适中促进愈伤组织的形成，因此植物激素X的名称是细胞分裂素。 （6）根据表格信息可知，植株后代乙无红豆杉DNA片段，说明其不是杂种植株。甲、丙类型植株与柴胡细胞中的染色体数目相同、形态相似，且含有双亲的DNA片段，说明甲、丙植株属于杂种植株，它们的染色体主要由柴胡亲本来源的染色体组成，红豆杉亲本的遗传物质可能不是以染色体的形式存在于杂种植株细胞中，而是以遗传物质重组的方式整合进柴胡的基因组。 【变式6-2】芦笋是禾本科芦苇属植物的嫩芽，营养丰富，味道鲜美。S-（2-氨乙基）-L-半胱氨酸（AEC）可抑制芦笋组织的生长，此抑制作用可被赖氨酸或甲硫氨酸部分解除。某科研小组欲得到芦笋抗AEC细胞突变体。 (1)实验过程如下： 第一步：选择生长良好的芦笋愈伤组织用0.1%甲磺酸乙酯（EMS）处理24h，洗去EMS继代培养2～3周。其中EMS的作用是 ；继代培养2～3周的目的是 。 第二步：转入含0.5mg/LAEC的继代培养基中继续培养。其中0.5mg/LAEC的作用是 。 第三步：挑选存活的细胞团转入培养基继代培养3～4周，使细胞快速增殖。 第四步：将愈伤组织转移至分化培养基上使其分化成苗，3周后可出现丛状苗。在此过程中，由体细胞发育成的类似胚的结构称为 。 第五步：取一定数量的单个试管苗切取长为0.5～1cm的小段于诱导培养基上形成愈伤组织，此过程称为 。按照试管苗次序将愈伤组织编号，每一块愈伤组织可以看作一个独立的细胞系。 第六步：将每个编号愈伤组织分别转移到含0.5mg/LAEC的培养基上，淘汰 的细胞系； 第七步：将每个抗性细胞系的一半愈伤组织接种到分化培养基上使其分化成苗，另一半用于氨基酸分析。 第八步：用氨基酸分析仪分析各抗性细胞系的氨基酸含量，并和 作比较，选择 含量明显提高的抗性细胞系。对分化植株也做相应的检测以筛选出高氨基酸含量的再生植株无性系； 第九步：无性繁殖变异植株，观察农艺性状，并对其后代进行遗传学分析。其中变异植株进行无性繁殖而不是有性生殖的原因是 。 分析与讨论： (2)植物细胞中氨基酸的代谢是受末端产物调控的，当细胞中某种氨基酸的产量增多，末端产物会抑制相关酶的活性使这种氨基酸产量下降。这种调节方式属于 。 (3)得到芦笋抗AEC突变体的过程中，选择细胞作为实验材料，而不是幼苗为实验材料的原因是 。（答出2点） 【答案】(1) 作为诱变剂（诱发突变） 让愈伤组织生长 筛选得到抗AEC的细胞 胚状体 脱分化 无抗性和抗性差 原始愈伤组织 赖氨酸或甲硫氨酸 无性繁殖能保持亲本的优良性状，而有性生殖后代可能会出现性状分离 (2)负反馈调节 (3)空间利用率更高；周期更短；得到的变异体数目更多；得到的变异体都是抗性细胞而不是嵌合体 【分析】植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，其过程为：离体的植物组织，器官或细胞经过脱分化过程形成愈伤组织（高度液泡化，无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松、无规则的组织），愈伤组织经过再分化过程形成胚状体，进一步发育成为植株。 【详解】（1）植物组织培养过程中，选择生长良好的芦笋愈伤组织用0.1%甲磺酸乙酯（EMS）处理24h，EMS的作用是作为诱变剂（诱发突变）；继代培养2～3周的目的是让愈伤组织生长；0.5mg/LAEC可用于继代培养，其中0.5mg/LAEC的作用是筛选得到抗AEC的细胞；植物组织培养过程中，由体细胞发育成的类似胚的结构称为胚状体；由外植体形成愈伤组织的过程是脱分化；LAEC可抑制芦笋组织的生长，故将每个编号愈伤组织分别转移到含0.5mg/LAEC的培养基上，可以淘汰无抗性和抗性差的细胞；分析题意，抑制作用可被赖氨酸或甲硫氨酸部分解除，故可用氨基酸分析仪分析各抗性细胞系的氨基酸含量，并和原始愈伤组织比较，其中赖氨酸或甲硫氨酸含量提高的，说明抑制作用被解除，即为需要选择目标植株；由于无性繁殖能保持亲本的优良性状，而有性生殖后代可能会出现性状分离，故变异植株进行无性繁殖而不是有性生殖。 （2）在一个系统中，系统本身的某种变化结果，反过来作为调节该系统变化的因素，使系统变化出现新结果的过程，这种调节方式叫做反馈调节，如果新结果跟老结果呈负相关，则为负反馈调节，植物细胞中氨基酸的代谢是受末端产物调控的，当细胞中某种氨基酸的产量增多，末端产物会抑制相关酶的活性使这种氨基酸产量下降，这种调节方式属于负反馈调节。 （3）由于细胞的空间利用率更高，周期更短、得到的变异体数目更多、得到的变异体都是抗性细胞而不是嵌合体，故得到芦笋抗AEC突变体的过程中，选择细胞作为实验材料，而不是幼苗为实验材料。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$